CN107159064A - 一种卧式气固反应器 - Google Patents

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Abstract

一种卧式气固反应器，主要由卧式反应器筒体和设置在其内部的搅拌装置组成，在所述反应器筒体的底部和顶部分别设有加热套和保温层，所述的搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴、挡板和抄板，搅拌电机在反应器筒体外侧部带动贯穿于反应器筒体内部的搅拌轴旋转，搅拌轴上间隔均匀地装有挡板，每块挡板的前端部都固定连接一块抄板，相邻挡板上的抄板方向相反呈180°，每一块挡板与其上面的抄板成90°交叉连接。本发明对固体颗粒的粒径分布不敏感，对原料气体的流速无要求，反应过程可控性好，操作稳定性和安全性高，能耗低，反应效果更好，反应效率提高。

Description

一种卧式气固反应器
技术领域
本发明涉及一种气体和固体发生化学反应的反应器，尤其是一种卧式气固反应器，属于化工设备技术领域。
背景技术
目前，公知的，在化工生产中，气固相反应大多采用流化床、固定床等型式的反应器。
其中，固定床反应器主要用于气固相催化反应过程，结构简单、体积小、操作稳定、便于控制，易实现规模化和连续化生产，但床层温度不好控制，容易“飞温”，而且对固体颗粒的大小有要求，如使用粒径很小的颗粒，则会增大流体阻力，造成操作困难，如使用的粒径大的颗粒，则减少了气固相反应物的接触面积和反应时间，导致反应效率下降。
流化床反应器则多见于非催化气固相反应过程，其传热效果好，温度易控制，传质传热效率高，单位设备生产能力大，适合于大化工的生产需要，但其同样对反应器内固体颗粒大小有一定要求，如果颗粒太大，则要求气体流速也会过大，导致气固接触不良，反应效率低下，如颗粒太小，则大量颗粒会被气体带出反应器，造成管道堵塞或回收困难。
发明内容
为了克服现有的气固反应器对固体粒径分布要求较高、应用范围局限的不足，本发明提供一种卧式气固反应器，对固体颗粒的粒径分布不敏感，对原料气体的流速无要求，反应过程可控性好，操作稳定性和安全性高，能耗低，反应效果更好，反应效率提高。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种卧式气固反应器，主要由卧式反应器筒体和设置在其内部的搅拌装置组成，在所述反应器筒体的底部和顶部分别设有加热套和保温层，所述的搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴、挡板和抄板，搅拌电机在反应器筒体外侧部带动贯穿于反应器筒体内部的搅拌轴旋转，搅拌轴上间隔均匀地装有挡板，每块挡板的前端部都固定连接一块抄板，相邻挡板上的抄板方向相反呈180°，每一块挡板与其上面的抄板成90°交叉连接。
相比现有的气体和固体发生化学反应的反应器，本发明一种卧式气固反应器，提供的反应器筒体的结构采用卧式，且加热套和保温层分别设于反应器筒体的下部和上部，这样的设计利用了气体受热的对流特性，使得反应区域传热得到强化，反应器的加热更合理，温度更易控制，并降低了能耗，提高了运行操作的稳定性和安全性；本发明的搅拌装置的挡板和抄板设计，能使反应器内的气固相物料混合更均匀，接触更充分，提高了反应效率；同时，也让反应器对固体颗粒的粒径分布不再敏感，粒径大点或小点均可进行反应，还不会发生烧结或结块等情况；此外，该搅拌装置还能对气体起到分布器的作用，能更好地分散气体，使之沿搅拌轴上挡板往后均匀分布，减少反应器内死角；对原料气体的流速无要求，气体流速很低也能达到流化床类似效果，且停留时间更长，减少了后续回收操作难度；此外，结构简单，制造维护方便，运行操作易控。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例反应器的主视剖面图。
图2是图1中A处的剖面图。
图3是图1中B处的剖面图。
图中：1、搅拌电机，2、搅拌轴，3、进气管，4、进料口，5、保温层，6、顶挡板，7、排气管，8、排料口，9、加热套，10、挡板，11、抄板，12、反应器筒体,13、连接杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1至图3示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种卧式气固反应器，主要由卧式反应器筒体12和设置在其内部的搅拌装置组成，在所述反应器筒体12的底部和顶部分别设有加热套9和保温层5，加热套9和保温层5分别设于反应器筒体12的下部和上部，这样的设计利用了气体受热的对流特性，使得反应区域传热得到强化，反应器的加热更合理，温度更易控制，并降低了能耗，提高了运行操作的稳定性和安全性；所述的搅拌装置包括搅拌电机1、搅拌轴2、挡板10和抄板11，搅拌电机1在反应器筒体12外侧部带动贯穿于反应器筒体12内部的搅拌轴2旋转，搅拌轴2上间隔均匀地装有挡板10；参见图2，每块挡板10的前端部都固定连接一块抄板11，实施例中抄板11与挡板10的固定方式是抄板11通过连接杆13固定到搅拌轴2上，抄板11固定在挡板10的前端同时固定在连接杆13的前端，连接杆13固定在挡板10上且连接杆13的后端部固定连接在搅拌轴2上，相邻挡板10上的抄板11方向相反呈180°，每一块挡板10与其上面的抄板11成90°交叉连接；本发明设置挡板10可以增加气体在反应器内与固体的接触时间，同样，抄板11的设计也是通过搅拌把底部的固体颗粒抄起来，强化气固相的接触效果，相邻抄板11的方向设置为相反方向，也增加了反应器的搅拌强度，提高反应器内气固相接触效率，有利于反应的进行。
具体地，本实施例中，所述反应器筒体12可设为卧式圆筒状结构，在反应器筒体12顶部两端分别设有进气管3和排气管7，反应器进料口4和排料口8分别设在反应器的顶部和侧面。
进一步地，参见图3，在所述反应器筒体12的内部上方的两侧还设有顶挡板6，该顶挡板6从反应器筒体12上延伸至反应器筒体12水平中心线以下，搅拌轴2从中穿过；具体的设置是，挡板10为圆形片状，抄板11为长方形片状，顶挡板6为中空大半圆形片状；顶挡板6在搅拌轴2穿过处形成的中空缺口面积应该小于挡板10的面积；顶挡板6的设置主要是防止进入反应器筒体12内的气体未参与反应就直接从反应器上部穿过并排出反应器，而是让其进入反应器内与固体充分混合进行反应。
通常，要在进料口4和排料口8处通过法兰盖密封。在使用的时候再打开法兰盖。
以六氟丙烯(C3F6)和三氟化钴(CoF3)为原料制备八氟丙烷(C3F8)的工艺中，介绍本发明反应器的使用过程，如下：
反应前，先对反应器筒体12抽真空，再将一定量的三氟化钴固体颗粒经进料口4加入反应器筒体12，通过法兰盖密封住加料口后对反应器使用氮气吹扫，并开始加热反应器，该反应工艺条件为：温度范围在350～500℃之间，反应器压力范围在1～3bar之间；当反应器到达工艺条件时，六氟丙烯(C3F6)从进气管3经预热通入反应器内，与三氟化钴(CoF3)固体颗粒充分混合进行催化反应；生成八氟丙烷(C3F8)产品，产品从反应器排出，再进一步进行纯化获取高纯度产品；反应完后，三氟化钴(CoF3)被还原成二氟化钴(CoF2)，此时，将反应器温度降至250～350℃之间，达到温度后，再往反应器内通入氟气(F2)，让其与二氟化钴(CoF2)固体颗粒进行反应，重新制备三氟化钴(CoF3)，压力控制在1～3bar之间，重新制备的三氟化钴(CoF3)固体颗粒即可重新参与制备八氟丙烷(C3F8)的反应；反应产物经后续纯化步骤(碱洗、脱水、吸附、精馏)处理后均能制备出高纯度的产品。
由上述使用过程可知本发明的一种卧式气固反应器应用范围广泛，结构简单，制造维护方便，造价低，运行操作易控制，对固体颗粒的粒径分布不敏感，对原料气体的流速无要求，反应过程可控性好，操作稳定性和安全性高，能耗低，反应效果更好，反应效率高。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卧式气固反应器，主要由卧式反应器筒体(12)和设置在其内部的搅拌装置组成，其特征是：在所述反应器筒体(12)的底部和顶部分别设有加热套(9)和保温层(5)，所述的搅拌装置包括搅拌电机(1)、搅拌轴(2)、挡板(10)和抄板(11)，搅拌电机(1)在反应器筒体(12)外侧部带动贯穿于反应器筒体(12)内部的搅拌轴(2)旋转，搅拌轴(2)上间隔均匀地装有挡板(10)，每块挡板(10)的前端部都固定连接一块抄板(11)，相邻挡板(10)上的抄板(11)方向相反呈180°，每一块挡板(10)与其上面的抄板(11)成90°交叉连接。
2.根据权利要求1所述的一种卧式气固反应器，其特征是：所述抄板(11)通过连接杆(13)固定到搅拌轴(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种卧式气固反应器，其特征是：所述反应器筒体(12)为卧式圆筒状结构，在反应器筒体(12)顶部两端分别设有进气管(3)和排气管(7)，反应器进料口(4)和排料口(8)分别设在反应器的顶部和侧面。
4.根据权利要求3所述的一种卧式气固反应器，其特征是：在所述反应器筒体(12)的内部上方的两侧还设有顶挡板(6)，该顶挡板(6)从反应器筒体(12)上延伸至反应器筒体(12)水平中心线以下，搅拌轴(2)从中穿过。
5.根据权利要求3中任一项所述的一种卧式气固反应器，其特征是：在进料口(4)和排料口(8)处通过法兰盖密封。
6.根据权利要求4所述的一种卧式气固反应器，其特征是：所述的挡板(10)为圆形片状，所述的抄板(11)为长方形片状，所述顶挡板(6)为中空大半圆形片状。
7.根据权利要求5所述的一种卧式气固反应器，其特征是：所述的顶挡板(6)在搅拌轴(2)穿过处形成的中空缺口面积小于挡板(10)的面积。
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